論文の概要: Drape-Compatible Tool-Tip Localization for Hand-Held Laparoscopic Instruments via UWB Carrier-Phase Ranging and Trocar-Constrained Geometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39129v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 07:01:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 18:57:27.303845
• Title: Drape-Compatible Tool-Tip Localization for Hand-Held Laparoscopic Instruments via UWB Carrier-Phase Ranging and Trocar-Constrained Geometry
• Title（参考訳）: UWBキャリヤ位相ラウンジとトロカー制約幾何による手持ち腹腔鏡装置のドレープコンパチブルツールチップ位置決め
• Abstract要約: 距離とIMUだけでツールのヒントを推定する。 距離はアンテナノード間の超広帯域キャリア位相によって測定される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4061108400836524
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A surgical robot policy needs to know where each instrument's working end sits relative to the camera and to the other instrument, yet a laparoscopic operation leaves only the endoscope video, and a draped instrument hides every optical path on itself. We estimate the tool tips from distances and an IMU alone. The distances are measured by ultra-wideband carrier phase between antenna nodes on the handle side of the instruments: one per hand-held instrument, one on the endoscope, all outside the sterile barrier. Take the endoscope antenna as the reference. The two instrument antennas carry six coordinates while the three pairs give three distances, so the problem is short by three, and averaging cannot close that gap because what is missing is information, not precision. Carrier phase adds one more unknown per pair, an integer that leaves distance fixed only modulo lambda/2 = 23.1 mm. The trocar settles both difficulties: each shaft passes through a port whose position is known and whose direction the on-board IMU measures, so its antenna keeps a single degree of freedom, the insertion depth. Two unknowns now face three distances -- two fix the depths and the third is left over, and that spare equation exposes a wrong integer or a wrong mounting offset instead of absorbing it. The same solve returns both tool tips in the endoscope frame, without the second carrier frequency that integer resolution usually needs, so the link never leaves a single PLL lock. In an 11-hole phantom among metal instruments the three distances hold sigma = 0.10-0.33 mm at 35-46 Hz, a sterile drape pressed onto the antennas leaves the link unchanged where an optical path would be blocked, and the logger was carried into a live rabbit appendectomy.
• Abstract（参考訳）: 手術用ロボットのポリシーでは、各機器の作業端がカメラや他の機器と比較してどこにあるかを知る必要があるが、腹腔鏡手術は内視鏡映像のみを残し、ドレープされた機器は、その上にすべての光学経路を隠している。 距離とIMUだけでツールのヒントを推定する。 距離は、楽器のハンドル側にあるアンテナノード間の超広帯域キャリアフェーズによって測定される。 内視鏡アンテナを参考にしてください。 2つの計器アンテナは6つの座標を持ち、3つの対が3つの距離を与えるので、問題は3倍に短く、平均的にそのギャップを閉じることはできない。 キャリア位相は1対にもう1つの未知の値を加えるが、これはモジュラーラムダ/2 = 23.1 mm だけ距離を固定した整数である。 それぞれのシャフトが位置が知られ、IMUの方向が計測されるポートを通過するため、アンテナは単一の自由度、挿入深度を保持する。 現在、2つの未知の方程式は3つの距離に直面しており、2つの深さを固定し、3番目の方程式は残され、予備方程式はそれを吸収する代わりに間違った整数または間違ったマウントオフセットを露呈する。 同じ解は、整数分解に必要な第2のキャリア周波数なしで、内視鏡フレーム内の両方のツールチップを返すため、リンクはPLLロックを1つ残さない。 金属楽器の11ホールファントムでは、3つの距離が35-46Hzでシグマ = 0.10-0.33 mm を保持し、アンテナに押されたステリル・ドレープは、光路が遮断される場所を変更せずにリンクを離れ、ロガーはウサギの虫垂切除術に運ばれた。

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